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La decarbonizzazione del trasporto marittimo

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La decarbonizzazione del trasporto marittimo

Nel 2022 il traffico marittimo internazionale è stato responsabile di circa il 2% delle emissioni globali di CO2. La strategia sulle emissioni di gas serra dell'Organizzazione marittima internazionale mira a raggiungere lo zero netto entro il 2050. Nel 2023 l’Unione Europea ha incluso il trasporto marittimo nel sistema ETS e ha lanciato l’iniziativa FuelEU Maritime. Negli Stati Uniti l’Inflation Reduction Act prevede un programma di finanziamenti per attrezzature o tecnologie portuali a emissioni zero. Sul fronte delle tecnologie per la decarbonizzazione un ruolo centrale lo ricoprono i biocarburanti e carburanti alternativi come ammoniaca e idrogeno, ma anche l’elettrico e l’eolico potranno avere un ruolo. Anche nei porti saranno necessarie nuove infrastrutture di rifornimento per consentire l’uso di carburanti alternativi.

Photo by Chris Pagan on Unsplash

Il 7 novembre 2022, durante la COP27, il primo ministro norvegese Jonas Gahr Støre e l’inviato speciale degli Stati Uniti per il clima John Kerry hanno lanciato la Green Shipping Challenge. L’iniziativa ha il fine di incoraggiare paesi, porti, aziende e altri attori nella catena del valore del trasporto marittimo a impegnarsi concretamente annunciando iniziative per la riduzione delle emissioni del settore. Durante la COP27 paesi, porti e aziende hanno fatto più di 40 importanti annunci riguardanti innovazioni per le navi, diffusione dei carburanti a basse o zero emissioni e politiche per contribuire a promuovere l’adozione delle navi di nuova generazione. La Norvegia, per esempio, ha annunciato che si impegnerà a ridurre le emissioni derivanti dal trasporto marittimo del 50% entro il 2030 rispetto al livello del 2005, il che richiederebbe 700 navi a basso consumo energetico 400 navi a emissioni zero solo in Norvegia. La sfida prosegue anche durante la COP28 in corso, per indirizzare il settore del trasporto marittimo in questo decennio su un percorso in linea con l’obiettivo di limitare l’aumento della temperatura globale a 1,5 gradi Celsius. Ma qual è il peso del traffico marittimo sulle emissioni climalteranti e quali sono le iniziative per ridurle?

Nel 2022, secondo dati dell’Agenzia internazionale dell’energia (IEA), il traffico marittimo internazionale è stato responsabile di circa il 2% delle emissioni globali di CO2. Focalizzando l’analisi sul settore dei trasporti, il traffico marittimo ha avuto un peso dell’11% circa.

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Figura 1 Emissioni globali di CO2 nel settore dei trasporti 2022. Fonte Agenzia internazionale dell'energia. Le percentuali sono state calcolate utilizzando i dati del grafico dell’Agenzia internazionale dell’energia riferiti al solo 2022.

Tuttavia, come osserva il report CO2 emissions from global shipping realizzato dall’OCSE il livello di emissioni di CO2 prodotte dal trasporto marittimo nel 2022 potrebbe essere stato influenzato dall’interruzione del trasporto marittimo a seguito del conflitto tra Ucraina e Russia e dalle relative sanzioni commerciali a carico di quest’ultima.

I dati del report mostrano inoltre che circa la metà delle emissioni totali provengono da navi portacontainer e navi portarinfuse, un quinto proviene dal trasporto di combustibili fossili, petroliere e navi per il trasporto del gas naturale liquefatto (GNL). Infine, le navi di stazza più piccola, come le navi da crociera, hanno un impatto relativamente modesto sulle emissioni totali.

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Figura 2 Quote di emissioni di CO2 derivanti dal trasporto marittimo globale (%) per tipo di nave, 2019-2022. Fonte CO2 emissions from global shipping

Il 63% delle emissioni derivanti dal trasporto marittimo provengono da navi gestite da società con sede nei paesi OCSE. Le emissioni sono altamente concentrate in alcuni paesi, con i primi dieci paesi che rappresentano il 50% del totale delle emissioni mondiali. I primi tre paesi sono la Grecia, con 87 milioni di tonnellate, il 10% del totale delle emissioni mondiali, il Giappone con 68 milioni di tonnellate e gli Stati Uniti con 50 milioni.

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Figura 3 Quote di emissioni di CO2 derivanti dal trasporto marittimo globale (%) per paese, 2019-2022. Fonte CO2 emissions from global shipping OCSE

Le emissioni di CO2 del trasporto marittimo nell’UE

Secondo lo Fourth Annual Report from the European Commission on CO2 Emissions from Maritime Transport, a livello dell’UE, il trasporto marittimo rappresenta dal 3 al 4% delle emissioni totali di CO2 dell’UE, ovvero oltre 124 milioni di tonnellate di CO2 nel 2021. Nel confrontare i dati del 2021 con quelli degli anni precedenti, va tenuto conto che i dati del 2021 risentono ancora della Brexit, poiché le rotte all’interno del Regno Unito e tra il Regno Unito e i paesi al di fuori dello Spazio economico europeo (SEE) non sono più riportati nel report

In secondo luogo, gli effetti di lunga durata della crisi COVID-19 hanno continuato a incidere sul commercio marittimo e sui trasporti marittimi di passeggeri, che hanno registrato solo una parziale ripresa a partire dal 2020, ancora al di sotto dei livelli del 2019.

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Figura 4 Emissioni totali per tipo di nave; dal 2018 al 2021 Fonte: Fourth Annual Report from the European Commission on CO2 Emissions from Maritime Transport (period 2018-2021)

La quota di emissioni derivanti dai viaggi all'interno del SEE sulle emissioni totali ha raggiunto il livello più basso, 26%, contro il picco del 33% nel 2019, mentre i viaggi extra-SEE, sia in entrata sia in uscita, contribuiscono ora per la quota più elevata, rispettivamente 35% e 33%. La percentuale delle emissioni derivanti dalle navi ormeggiate in porto è rimasta sostanzialmente stabile nel periodo 2018-2021.

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Figura 5 Il grafico mostra le emissioni totali di CO2 del trasporto marittimo per tipologia di viaggio e per le navi ormeggiate. Fonte: Fourth Annual Report from the European Commission on CO2 Emissions from Maritime Transport (period 2018-2021)

Provvedimenti normativi per la decarbonizzazione del trasporto marittimo

Nel luglio 2023 l'Organizzazione marittima internazionale (IMO) ha adottato una versione rivista della sua strategia sulle emissioni di gas serra, che mira a raggiungere lo zero netto per il settore entro il 2050. L’obiettivo strategico del 2018 invece fissava una riduzione del 50% delle emissioni rispetto ai livelli del 2008. Gli Stati membri hanno concordato degli obiettivi intermedi che richiedono di ridurre le emissioni totali di gas serra del 20% e di puntare al 30%, entro il 2030 e al 70%, e di puntare all’80%, entro il 2040, entrambi rispetto al 2008.

La IEA rileva che, sebbene gli obiettivi di riduzione delle emissioni recentemente annunciati dall’IMO siano in linea con gli obiettivi stabiliti nell’accordo di Parigi, saranno necessarie misure giuridicamente vincolanti per l’attuazione della strategia per orientare il settore del trasporto marittimo verso un percorso coerente con lo scenario Net Zero Emissions entro il 2050 (NZE), che richiede una riduzione di quasi il 15% delle emissioni dal 2022 al 2030.

Nell’ambito della strategia europea per ridurre le emissioni derivanti dal trasporto marittimo, nel 2023 l’Unione Europea ha raggiunto due importanti accordi: uno prevede l’inclusione del trasporto marittimo nel sistema di scambio di quote di emissioni dell’UE (ETS) e l’altro è l’iniziativa FuelEU Maritime.

Il meccanismo dell’ETS definisce la quantità massima di gas serra che può essere emessa nell’ambito dei settori regolamentati da questo sistema. Il tetto viene ridotto nel tempo per garantire che tutti i settori ETS contribuiscano agli obiettivi climatici dell’UE. Ciò incentiverà l’efficienza energetica, soluzioni a basse emissioni di carbonio e la riduzione della differenza di prezzo tra combustibili alternativi e combustibili marittimi tradizionali.

Nel gennaio 2024, il sistema di scambio delle quote di emissione dell'UE (EU ETS) sarà esteso per coprire le emissioni di CO2 di tutte le grandi navi di stazza lorda pari o superiore a 5 000 tonnellate che entrano nei porti dell'UE, indipendentemente dalla bandiera da loro battente.

Il sistema copre:

  • 50% delle emissioni derivanti da viaggi che iniziano o terminano al di fuori dell'UE;
  • 100% delle emissioni che si verificano tra due porti dell’UE e quando le navi si trovano all’interno dei porti dell’UE.

L’EU ETS copre le emissioni di CO2, metano (CH4) e protossido di azoto (N2O), ma queste ultime due solo a partire dal 2026.

Con l'iniziativa FuelEU Maritime l’UE ha adottato un nuovo regolamento per la decarbonizzazione del settore marittimo. Questa misura contribuirà a ridurre le emissioni di gas serra provenienti dai combustibili utilizzati del settore marittimo, passando dal 2% nel 2025 fino all'80% entro il 2050, promuovendo l’uso di combustibili ed energia più puliti.

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Figura 6 L'iniziativa FuelEU Maritime prevede che le navi di stazza lorda superiore a 5.000 tonnellate che fanno scalo nei porti europei dal 2025 al 2050 riducano progressivamente le emissioni di gas serra. L'infografica indica la percentuale di riduzione di emissioni di gas serra attesa per ogni anno. Fonte Consiglio europeo

Gli obiettivi di riduzione delle emissioni sono stati resi leggermente più rigorosi rispetto alla proposta precedente, ma si teme ancora che i limiti a breve termine non siano sufficientemente ambiziosi e rendono il gas naturale liquefatto la soluzione a basse emissioni più economica, rischiando di rallentare la transizione verso il trasporto marittimo a emissioni zero.

Il Mediterraneo ospita alcune delle rotte marittime più trafficate del mondo, che supportano il 20% del commercio marittimo. Si stima che nel 2019, il 24% della flotta globale di navi e oltre il 17% delle crociere mondiali abbiano operato nel Mar Mediterraneo. Nel dicembre 2022, la IMO ha adottato la zona di controllo delle emissioni nel Mar Mediterraneo (Emission Control Area ECA) per gli ossidi di zolfo e il particolato, che contribuirà indirettamente all’abbattimento delle emissioni di CO2. Entrerà in vigore il 1° maggio 2025 e diventerà la quinta ECA al mondo. Una volta entrata in vigore, le navi che vi operano saranno tenute a rispettare un limite per il contenuto di zolfo nell'olio combustibile pari a un quinto del limite legale al di fuori di quest'area, ossia dello 0,10% m/m rispetto allo 0,50% m/m consentito al di fuori dell’ECA. Ciò si traduce in una riduzione del 78,7% delle emissioni di ossidi di zolfo e in una riduzione annua di 8,5 milioni di tonnellate di SOx immesse nell’atmosfera. Inoltre, le emissioni di particolato (PM 2,5) verrebbero ridotte del 23,7%.

Negli Stati Uniti, l’Inflation Reduction Act (IRA), prevede un nuovo programma di sovvenzioni da 3 miliardi di dollari presso l’Environmental Protection Agency per fornire finanziamenti per attrezzature o tecnologie portuali a emissioni zero, insieme all’assistenza tecnica per l’elettrificazione e la pianificazione della riduzione delle emissioni e lo sviluppo di piani d’azione portuali per il clima. Inoltre, pur non mirando esplicitamente al settore marittimo, nell’IRA sono previsti ingenti sussidi per la produzione di idrogeno verde che potrebbero avere un impatto significativo sulla fornitura di carburante a basse e zero emissioni.

Nel luglio 2022, è stato presentato alla Camera dei Rappresentanti degli Stati Uniti il Clean Shipping Act 2022, che fissa gli standard per le emissioni di CO2 per i combustibili delle navi. I limiti nella proposta degli Stati Uniti sono più stringenti di quelli proposti nell’Unione Europea, richiedendo il 100% di carburanti a emissioni zero a partire dal 2040. Nel giugno 2023, è stato presentato al Senato degli Stati Uniti l’International Maritime Pollution Accountability Act, con l’obiettivo di eliminare le emissioni di gas serra delle compagnie di navigazione che intrattengono rapporti commerciali con gli Stati Uniti.

L’innovazione tecnologica per la decarbonizzazione del trasporto marittimo

Storicamente, i prodotti petroliferi hanno costituito oltre il 99% della domanda totale di energia per il trasporto marittimo internazionale. Nel 2022 i biocarburanti hanno soddisfatto meno dello 0,5% della domanda energetica globale del trasporto marittimo internazionale. Per essere in linea con lo scenario NZE, la penetrazione di carburanti alternativi a basse o a zero emissioni dovrà aumentare in questo settore raggiungendo il 15% entro il 2030.

Anche se nel 2030 circa la metà dei carburanti a basse emissioni utilizzati sarà sotto forma di biocarburanti, che potranno essere impiegati sulle navi già esistenti, per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili sarà necessario sviluppare tecnologie che consentano l’uso di altri carburanti. L’ammoniaca e l’idrogeno sono i principali combustibili al centro dell’attenzione. Il metanolo, essendo una tecnologia più matura, ha iniziato a passare alla fase di commercializzazione.

A causa delle incertezze sulla disponibilità di combustibili a basse emissioni, molti armatori hanno iniziato a includere nella propria flotta navi multicarburante, come le navi che possono funzionare sia a diesel sia a metanolo, e navi predisposte per i combustibili alternativi. Queste ultime sono navi che funzionano con combustibili tradizionali, ma non appena i protocolli di rifornimento saranno definiti e le infrastrutture portuali saranno pronte ad erogare combustibili a basse emissioni di nuova generazione, come per esempio l’ammoniaca, sarà sufficiente apportare delle modifiche relativamente piccole per permettere loro di utilizzare questi nuovi combustibili.

Clarksons Research ha riferito che nel 2022, 90 ordini (10,8% in termini di tonnellaggio) di nuova costruzione riguardavano navi predisposte per l’ammoniaca, 43 (7%) erano per navi a metanolo e 3 erano per navi predisposte per l’idrogeno “hydrogen ready”.

Il Global Maritime Forum, a maggio 2023, ha identificato oltre 200 progetti pilota e dimostrativi incentrati sulle tecnologie delle navi a emissioni zero, di cui: oltre 50 si basano su tecnologie di propulsione ad ammoniaca o a celle a combustibile a idrogeno; altri 30 si concentrano sulle navi alimentate a metanolo; circa altri 15 sfruttano la combustione dell'idrogeno.

Giappone, Cina e Corea continuano a essere leader nella progettazione e costruzione di navi predisposte per l’ammoniaca. Nel novembre 2022 la China Classification Society ha pubblicato le Linee guida per la sicurezza delle navi che utilizzano l’ammoniaca come combustibile. Diversi progetti di navi portarinfuse alimentate ad ammoniaca hanno recentemente ottenuto l'Approval in Principle (AiP), ossia il primo passo del processo di certificazione di una nave da parte dell’agenzie preposta di Cina, Singapore e Giappone. Ciò significa che la nuova tecnologia è stata ritenuta accettabile per quanto riguarda la sicurezza.

Nell'aprile 2022 tre membri della Castor Initiative hanno firmato un Memorandum of Understanding per sviluppare e costruire due superpetroliere in grado di utilizzare come combustibile l’ammoniaca, da varare nel 2025 e nel 2026.

Nel marzo 2023, il primo traghetto commerciale elettrico alimentato da celle a combustibile a idrogeno, il Sea Change ha iniziato le sue ultime prove a San Francisco. La sua entrata in servizio è prevista entro la fine del 2023.

Anche sul fronte della propulsione elettrica in ambito navale si segnala qualche novità. Incat Tasmania si sta preparando a consegnare il più grande traghetto al mondo a emissioni zero, Hull 096, che opererà per il marchio sudamericano Buquebus dal 2025, lungo una rotta di 72 km sul Rio della Plata, tra Argentina e Uruguay. Il traghetto, inizialmente progettato per la propulsione a GNL, è stato ripensato per utilizzare motori elettrici. Con una lunghezza di 130 metri e una capacità di 2100 passeggeri e 226 veicoli, la nuova ro-pax sarà alimentata da un pacco di batterie da 40 MWh.

Un ulteriore aiuto alla decarbonizzazione del trasporto marittimo arriva da un antico alleato: il vento. L'International Windship Association (IWSA) e i suoi oltre 150 membri hanno dichiarato il periodo 2021-2030 il "Decennio della propulsione eolica". Secondo uno studio del 2016 commissionato dalla Directorate-General for Climate Action della Commissione europea e realizzato dal CE Delft e menzionato dal sito dell’iniziativa, stimava che nel 2030, il potenziale di mercato dei sistemi a propulsione eolica potrebbe raggiungere circa 3.700-10.700 sistemi installati su navi portarinfuse e petroliere, associati a circa 3,5-7,5 tonnellate di risparmio di CO2 con 6.500-8.000 posti di lavoro diretti e 8.500-10.000 posti di lavoro indiretti creati.

Come spiega la stessa IWSA, lo sfruttamento dell’energia eolica non rappresenta da solo una soluzione per la decarbonizzazione, ma costituisce la chiave per facilitare l’adozione dei carburanti alternativi a basse emissioni di carbonio e a zero emissioni. A seconda delle condizioni meteorologiche e marine, infatti, i sistemi eolici possono ridurre il fabbisogno energetico delle imbarcazioni da un 10% a un 30% circa.

Le soluzioni tecnologiche implementate sono diverse: si va dal progetto Wing Sail Mobility (WiSaMo) di Michelin, che utilizza delle vele gonfiabili, alle vele pieghevoli della Pyxis Ocean che possono essere installate anche su navi già esistenti, alle vele fotovoltaiche dei progetti Ecoship e EnergySail, fino a  soluzioni più avveniristiche come quella adottata da Vindskip, in cui è la particolare struttura dello scafo a sfruttare il vento.

Considerata la lunga durata delle navi e quindi il lento turnover delle flotte, saranno necessarie politiche di sostegno e la collaborazione lungo tutta la catena del valore per incentivare l’adozione di tecnologie e carburanti a basse emissioni e basso consumo.

Il ruolo dei porti la decarbonizzazione del trasporto marittimo

Anche nei porti saranno necessarie nuove infrastrutture di rifornimento, dette di bunkeraggio nel settore del trasporto marittimo, per consentire l’uso di carburanti alternativi a zero emissioni.

Nel 2021 ci sono stati numerosi annunci di progetti di bunkeraggio predisposti per l'ammoniaca, mentre a a Glasgow è stato presentato il primo impianto di bunkeraggio di idrogeno liquido al mondo, anche se ancora in fase pre-commerciale. Il Global Maritime Forum riferisce che a maggio 2023 c’erano più di 50 progetti pilota e dimostrativi di infrastrutture di bunkeraggio per l’idrogeno e circa 50 per l’ammoniaca.

Nell’aprile 2023 il Global Centre for Maritime Decarbonisation ha completato con successo lo studio di sicurezza per un progetto pilota per il bunkeraggio di ammoniaca nel porto di Singapore, aprendo la strada a una sperimentazione entro la fine del 2023. 

Nel marzo 2023 è stato raggiunto un accordo tra il Parlamento europeo e il Consiglio europeo su un nuovo regolamento sulle infrastrutture per i combustibili alternativi, che ora include la fornitura di elettricità a terra nei porti che servono grandi navi passeggeri e portacontainer. 

A livello nazionale a luglio 2021 è partito Piano Nazionale Cold Ironing e dovrebbe concludersi a giugno 2026. Obiettivo del piano è la riduzione delle emissioni di anidride carbonica nelle aree portuali interessate. I porti da elettrificare sono 40 e nella prima fase l’elettrificazione riguarderà le banchine a uso di crociere e ro/ro-pax. Gli investimenti previsti dal Piano sono pari a circa 782 mln €, per una potenza installata prevista di 712 MW da realizzarsi entro il 31 dicembre 2025. Tale iniziativa si inserisce in un ambito più ampio, denominato “Porti Verdi”, che prevede interventi in materia di energia rinnovabile ed efficienza energetica nei porti finanziati dal PNRR

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